抗灾排水系统设计方案分析

一、应用背景

随着矿产资源的大规模开采，河南部分矿浅层煤基本枯竭，煤炭开采开始大量转入深部作业，大部分矿井已达到了600m到1000m以上的深度，开采深度的加大引起承压水压力变大，水闸门工程难度加大，防治水的技术措施也将发生新的变化。

潜水电泵具有不怕水淹，可远程控制的优点，也就是具备抗击水灾的特性。《煤矿安全规程》第二百七十三条规定：“水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵”。这一规定要求潜水电泵在井底车场周围固定安装，长年备用。这种另外安设的潜水泵系统即抗灾性排水系统。其主要作用是：（一）矿井突发水害初期，与原卧泵排水系统一起排水，提高矿井排水能力，防止矿井被淹或延迟矿井被淹；（二）为抢险人员实施救援及矿工撤离争取宝贵时间；（三）在矿井完全淹没时，用于抢险排水救援或排水复矿。

二、抗灾排水系统

（一）潜水泵运行方式选择

抗灾用潜水泵有三种安装方式：立式小井安装、斜井安装和平巷水平安装。

1.立式小井安装：优点是水泵、电机旋转部分重量在推力轴承上，导泵轴只起定位作用，电泵直径可以缩小，电泵长径比可以放大，运行可靠性高；缺点是需要开挖排水专用暗立井，且专用井较深（约20m），同时井上部分要安装起重设备，且起重空间高要求大约15m。配套设施投入大，暗立井安装与维护工作难度大，且暗立井易淤泥积水，平时对电泵有锈蚀作用。

2.斜井安装：优点是比暗立井安装容易，电泵旋转件重量由推力轴承和导轴承分担，对电泵结构长径比要求较低，运行可靠；缺点是需要牵引起重设备，斜井积水和淤泥对电泵有锈蚀作用。

3.平巷水平安装：优点是安装运输方便，平时不被水淹没，易维护保养，免遭矿水锈蚀；缺点是对电泵刚度要求高，长径比应小于6.8，导轴承受重力作用，要有足够的受力面积和合理的冷却结构。

综合分析，采用卧泵水平安装方式更为优越。(www.xing528.com)

（二）系统设计

抗灾性排水系统是在矿井原排水系统的基础上增设的，图8－25给出a、b两种设计方案。

图8－25　抗灾性排水系统的两种设计方案

方案a是在斜巷中开拓潜水泵水仓，安装大功率卧式潜水泵。当矿井突发水害，涌水量超出矿井正常排水能力时，矿水从水仓通过导流通道流入潜水泵水仓，开启大功率卧式潜水泵，与原排水系统一同参与矿井排水。大功率卧式潜水泵安装如图8－26所示。

图8－26　大功率卧式潜水泵安装示意图

方案b是在水仓的旁边另开拓一水仓，内设数台大功率卧式潜水泵，当矿井突发水害，超出正常排水能力时，矿水通过导流通道从水仓进入潜水泵水仓，启用潜水泵与原排水系统一起排水。

在两种方案中，抗灾性排水系统均采用独立的供电系统和专门的排水管路，提高了系统的可靠性。相比方案a的井巷工程量大，在工程应用中优先选取方案b。